En 1980, Lars Ulrich (batteur), lance une annonce pour chercher un guitariste. Un certain James Hetfield y répond. Les deux jeunes hommes âgés alors seulement de 16 et 17ans se rencontrent et jouent ensemble quelques temps puis se séparent. En été 1981, Lars recontacte James et un de ses amis, Lyod Grant pour former un groupe et participer à une compilation.

Le premier concert de Metallica date de 1982. Le groupe envisage alors d'enregistrer une démo pour pouvoir participer à plus de concerts. Pour cette démo, James et Lars s'entourent de Dave Mustaine (soliste) et de Ron McGovney (bassiste).
Le groupe cherche un chanteur, mais, n'en trouvant pas, c'est James qui s'y colle provisoirement, le temps d'en chercher un autre; finalement il restera à ce poste durant toute la vie du groupe. Une connaissance du groupe les informe de l'existence d'un talentueux bassiste du nom de Cliff Burton jouant à Trauma. Lars et James sont impressionnés par le talent de Cliff et réussissent à le faire intégrer au combo. Le groupe s'installe alors à San Francisco. Lors d'un concert à New York, Dave Mustaine se fait virer du groupe pour cause d'alcoolisme, c'est alors Kirk Hammet d'Exodus qui le remplace.

En mai 1983, le groupe bénéficie enfin d'une structure solide, il entre en studio afin d'enregistrer son premier véritable album : Kill Em All ! Metallica joue du thrash, un son très rapide et très agressif. Un an plus tard le groupe revient avec Ride The Lightening, un album culte, un chef d'oeuvre thrash, beaucoup de morceaux cultes du groupe y figurent (Creeping death, for Whom the bell tolls, fade to black).
En 1986, c'est l'Album de Metallica qui sort, celui considéré comme étant le meilleur par les fans, Master Of Puppets un album culte qui mérite sa place dans toutes les discographies, tout le génie des four " horsemen " est présent; s'en suivra alors une tournée avec Ozzy Osbourne

L'histoire du groupe est touchée par une tragédie. Le 27 septembre 1986 au matin, le groupe est en tournée dans le nord de l'Europe, leur bus les amène de Stockholm à Copenhague. Le conducteur perd alors soudainement le contrôle du véhicule à cause d'une plaque de verglas et le mastodonte se retrouve couché sur le côté. Tout le monde sort du véhicule sauf Cliff Burton qui perd la vie à l'âge de 24 ans, un grand nom de la musique s'éteint. Complètement assommés, les membres du groupe arrêtent la tournée et rentrent à la maison. Cependant, ils décident de continuer l'aventure en l'honneur de Cliff. Ils se mettent à la recherche d'un nouveau bassiste et choisissent finalement Jason Newsted.
En 1987, Metallica sort un mini album de reprises nommé "Garage days re-revisted" pour faire connaître Jason aux fans. La même année, sort une vidéo "Cliff em all" en hommage à Cliff .
En 1988 Metallica sort un nouvel album " And Justice For All". Quelque mois plus tard, ils sortent un clip, une décision pour le moins bizarre vu que le groupe s'était juré de ne jamais en faire; deviendrait-il commercial ? Pas totalement. En 1989, Metallica est nominé aux Grammy Awards, ils ne gagnent pas mais n'en sont pas affectés pour autant.

En 1990 Metallica remporte le titre de meilleure prestation métal pour "One". En 1991 le combo se lie avec le producteur Bob Rock et sort l'album "Metallica" surnommé le Black Album par les fans. C'est cet album qui les a vraiment fait connaître à un public plus large. Adoré par les uns, moins aimé par les anciens fans, cet album marque un tournant pour le groupe. Ils partent alors en tournée et jouent à Moscou avec AC/DC et Pantera devant une foule de 500 000 spectateurs. La tournée de 1992 est marquée par un incident malheureux : le 8 août, James est brûlé par des éléments pyrotechniques pendant un spectacle au Stade Olympique de Montréal. Gun's And Roses monte ensuite sur scène et Axl quitte après quelques chansons. Les fans sont excédés et une émeute mémorable s'en suit.
Metallica fait alors une pause et retourne en studio en 1995 pour enregistrer "Load" qui sortira en avril 1996. La popularité du groupe est grande mais les premiers fans considèrent cet album comme une trahison et ils le rejetent en masse. Peu de temps après, Metallica lance "Reload" dans la continuité de "Load". En 1998, ils repartent en studio pour enregistrer "Garage Inc", un album de reprises.
La même année, Metallica lance plusieurs poursuites judiciaires : La première vise Amazon.com qui propose à sa clientèle internaute un album non autorisé. Vient ensuite Victoria's Secret qui fabrique un baume à lèvre utilisant le nom du groupe. En avril 1999, Metallica innove et se produit avec l'Orchestre symphonique de San Francisco. Le groupe sortira même un live de ces deux concerts, un mélange de classique et de métal intitulé S & M. La même année le groupe se produit au festival de Woodstock comme en 1994.

Coup de théâtre en 2001, après 14 années de bons et loyaux service, Jason Newsted quitte le groupe afin de se consacrer a sa famille et à un projet personnel.
Metallica sort un nouvel album "St Anger" sur lequel Bob Rock joue la basse. Cet album est adoré par le jeune public et les fans de neo mais ne réconcili pas le groupe avec ses anciens fans,le style change : un son plus lourd sans solos, un son de caisse claire bizarre. Un nouveau bassiste les rejoint par la suite : il s'agit de Robert Trujillo ancien d'Ozzy Osbourne.
En 2005 sort un double DVD Metallica "Some kind of monster".